Белый оксид алюминия (белый плавленый глинозем, Al₂O₃) широко используется в качестве износостойкого керамического слоя благодаря своей исключительной твердости (9 по шкале Мооса), высокой температуре плавления (~2050°C) и превосходной химической стабильности. Вот как он применяется в износостойких покрытиях и поверхностях:
1. Ключевые свойства износостойкости
-
Высокая твердость : устойчив к истиранию частицами, суспензиями и трением.
-
Химическая инертность : устойчив к коррозии, вызываемой кислотами, щелочами и растворителями.
-
Термическая стабильность : сохраняет эксплуатационные характеристики при высоких температурах (до 1600–1800°C).
-
Низкая пористость : плотная структура снижает проникновение эрозионных сред.
2. Распространенные методы применения
А. Термические напыляемые покрытия
-
Плазменное напыление :
-
Белый порошок Al₂O₃ расплавляется и наносится на металлические подложки (например, валы насосов, клапаны, лопатки турбин).
-
Образует плотный, твердый слой (толщиной 200–500 мкм), устойчивый к истиранию и эрозии.
-
-
HVOF (высокоскоростное кислородное топливо) :
-
Более высокая прочность соединения, чем при плазменном напылении, подходит для условий интенсивного износа.
-
B. Керамическая облицовка и плитка
-
Склеено эпоксидной смолой или смолой :
-
Плитки Al₂O₃ (например, чистотой 92–99%) приклеиваются к желобам, бункерам или трубопроводам в горнодобывающей/цементной промышленности.
-
Используется в циклонах, лопастях вентиляторов и конвейерных системах, транспортирующих абразивные материалы.
-
C. Износостойкие композиты
-
Полимеры, армированные Al₂O₃ :
-
Добавляется в эпоксидную смолу/полиуретан для пульпопроводов, футеровок или напольных покрытий (например, на угольных заводах).
-
-
Композиты с керамической и металлокерамической матрицей :
-
Спекание с металлами (например, Al, Fe) для изготовления высокопрочных деталей, таких как уплотнения или подшипники.
-
3. Варианты промышленного использования
-
Горнодобывающая промышленность и производство цемента :
-
Футеровки для дробилок, измельчителей и оборудования для транспортировки шлама.
-
-
Нефть и газ :
-
Покрытия на буровых долотах, клапанах и насосах для защиты от песчаной эрозии.
-
-
Производство электроэнергии :
-
Покрытия труб котлов на угольных электростанциях для снижения абразивного износа от летучей золы.
-
-
Автомобильная промышленность :
-
Детали двигателя, подверженные высокому износу (например, поршневые кольца, гильзы цилиндров).
-
4. Преимущества перед альтернативами
-
Экономичность : дешевле, чем карбид кремния (SiC) или карбид вольфрама (WC) для многих областей применения.
-
Универсальность : Совместимость с различными методами нанесения (напыление, укладка плиткой, литье).
-
Нетоксичен : безопасен для пищевой/фармацевтической промышленности (в отличие от некоторых покрытий на основе тяжелых металлов).
5. Ограничения
-
Хрупкость : склонен к растрескиванию при ударе; часто сочетается с TiO₂ или ZrO₂ для повышения прочности.
-
Подготовка основания : требует пескоструйной обработки и термостойкости для предотвращения расслоения.